À propos de cette page
Ce cours de svt en troisième sur « L'évolution des espèces » suit le programme officiel de svt de troisième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Qu'est-ce que l'évolution des espèces ?, Les fossiles : témoins du passé, Les homologies anatomiques et moléculaires, La sélection naturelle : mécanisme de l'évolution. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième à réussir en svt.
Au programme
1 · Qu'est-ce que l'évolution des espèces ?
2 · Les fossiles : témoins du passé
3 · Les homologies anatomiques et moléculaires
4 · La sélection naturelle : mécanisme de l'évolution
5 · Les mutations et la variabilité génétique
6 · La spéciation : apparition de nouvelles espèces
7 · La classification phylogénétique du vivant
1Qu'est-ce que l'évolution des espèces ?
L'évolution des espèces désigne la modification progressive des êtres vivants au cours des générations successives. Elle explique comment, à partir d'ancêtres communs, la diversité actuelle des espèces a pu apparaître.
Définition. L'évolution biologique est la transformation héréditaire des populations d'êtres vivants au fil du temps. Elle repose sur la variabilité génétique et la sélection naturelle.
Cette théorie a été formulée par Charles Darwin (1809-1882) qui publie en 1859 L'Origine des espèces. Il y propose que toutes les espèces descendent d'ancêtres communs et que la sélection naturelle est le principal moteur de l'évolution.
On distingue deux aspects fondamentaux :
- L'évolution anagenèse : une espèce se transforme progressivement dans le temps.
- La cladogenèse : une espèce ancestrale donne naissance à deux ou plusieurs espèces distinctes.
À retenir. L'évolution n'est pas un « progrès » vers la perfection, mais une adaptation progressive aux conditions du milieu.
2Les fossiles : témoins du passé
Les fossiles sont des restes ou des traces d'êtres vivants conservés dans les roches sédimentaires. Ils constituent des témoignages directs de l'existence d'espèces disparues et permettent de reconstituer l'histoire de la vie.
Définition. Un fossile est le reste (coquille, os, dent, empreinte) d'un organisme ancien, conservé dans une roche sédimentaire. Les paléontologues les étudient pour comprendre l'évolution du vivant.
Les fossiles apportent plusieurs informations essentielles :
- L'existence d'espèces disparues (exemples : dinosaures, trilobites, Archaeopteryx).
- La datation des roches et des espèces (stratigraphie, datation radiométrique).
- La filiation entre espèces (ex. : l'Archaeopteryx, intermédiaire entre reptiles et oiseaux).
Exemple. Archaeopteryx (environ 150 millions d'années) possède à la fois des caractères de reptile (dents, griffes, longue queue osseuse) et d'oiseau (plumes, ailes), ce qui en fait une espèce de transition.
La stratigraphie permet de dater relativement les fossiles : les couches géologiques les plus profondes contiennent les espèces les plus anciennes. Des méthodes radiométriques (comme la datation au carbone 14 ou à l'uranium) permettent d'obtenir des âges absolus.
Attention ! L'absence de fossile ne signifie pas l'absence de l'espèce : la fossilisation est un phénomène rare qui nécessite des conditions particulières.
3Les homologies anatomiques et moléculaires
Les homologies sont des ressemblances entre espèces qui témoignent d'une origine commune (ancêtre commun). Il en existe deux types principaux.
1. Les homologies anatomiques
Des structures anatomiques semblables dans leur organisation, même si elles ont des fonctions différentes, sont dites homologues. L'exemple classique est le membre chiridien : bras humain, nageoire de dauphin, aile de chauve-souris et patte de cheval présentent tous la même organisation osseuse de base (humérus, radius/ulna, os du carpe, phalanges).
Définition. Des organes homologues ont une même origine évolutive (proviennent d'un même ancêtre commun) même si leur forme et leur fonction ont évolué différemment dans les espèces actuelles.
Exemple. La nageoire pectorale du dauphin et le bras de l'Homme sont homologues : ils dérivent tous deux du membre antérieur d'un vertébré ancestral.
2. Les homologies moléculaires
La comparaison des séquences d'ADN, d'ARN ou de protéines entre espèces révèle des similitudes qui reflètent leur degré de parenté. Plus deux espèces sont proches, plus leurs séquences génétiques sont ressemblantes.
- L'Homme et le chimpanzé partagent environ 98,7 % de leur ADN.
- L'Homme et la souris partagent environ 85 % de leurs gènes codants.
Astuce. Plus les séquences d'ADN de deux espèces sont semblables, plus leur ancêtre commun est récent et plus elles sont proches sur l'arbre phylogénétique.
4La sélection naturelle : mécanisme de l'évolution
La sélection naturelle est le mécanisme central proposé par Darwin pour expliquer l'évolution. Elle repose sur trois observations fondamentales :
- La variabilité : au sein d'une population, les individus présentent des caractères différents (couleur, taille, résistance à une maladie…).
- L'hérédité : ces caractères sont transmis des parents à la descendance.
- La lutte pour la survie : les ressources sont limitées et tous les individus ne survivent pas ni ne se reproduisent.
Définition. La sélection naturelle est le processus par lequel les individus portant des caractères héréditaires avantageux (adaptés au milieu) survivent mieux et se reproduisent davantage, transmettant ces caractères à leurs descendants.
Ce processus entraîne une adaptation progressive des populations à leur environnement. Sur de nombreuses générations, les caractères avantageux deviennent de plus en plus fréquents dans la population.
Exemple classique : le phalène du bouleau (Biston betularia). Avant la révolution industrielle, la forme claire du papillon était majoritaire (camouflage sur les bouleaux clairs). Après l'industrialisation, les bouleaux se sont noircis de suie et la forme sombre, mieux camouflée, est devenue dominante car moins prédatée.
Attention ! La sélection naturelle ne « crée » pas les variations : elle sélectionne parmi des variations qui existent déjà dans la population. C'est la mutation qui est la source des nouvelles variations.
5Les mutations et la variabilité génétique
L'évolution repose sur l'existence de variations héréditaires au sein des populations. Ces variations proviennent principalement des mutations.
Définition. Une mutation est une modification aléatoire et héréditaire de la séquence d'ADN. Elle peut concerner un seul nucléotide ou des portions plus importantes du génome.
Les mutations se produisent spontanément lors de la réplication de l'ADN ou peuvent être induites par des agents mutagènes (rayonnements UV, substances chimiques). La grande majorité des mutations sont :
- Neutres : sans effet visible sur le phénotype.
- Délétères : défavorables pour l'individu (éliminées par la sélection naturelle).
- Favorables : avantageuses dans un environnement donné (sélectionnées et propagées).
La reproduction sexuée amplifie la variabilité génétique par le brassage des allèles lors de la méiose et de la fécondation. Ainsi, chaque individu est génétiquement unique (sauf les vrais jumeaux).
Astuce. Les mutations sont la source de la variabilité génétique sur laquelle agit la sélection naturelle. Sans mutation, il n'y aurait pas d'évolution possible.
Sur le long terme, l'accumulation de mutations dans les populations conduit à des différences génétiques de plus en plus grandes entre populations isolées, pouvant aboutir à l'apparition de nouvelles espèces.
6La spéciation : apparition de nouvelles espèces
La spéciation est le processus par lequel une nouvelle espèce apparaît à partir d'une espèce ancestrale. Elle se produit généralement lorsque des populations d'une même espèce sont isolées les unes des autres.
Définition. La spéciation est la formation de nouvelles espèces. Elle résulte de l'accumulation de différences génétiques entre des populations isolées reproductivement, jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus se reproduire entre elles.
Le mécanisme classique de spéciation est la spéciation allopatrique :
- Une population est divisée en deux groupes isolés géographiquement (par une chaîne de montagnes, un fleuve, une mer…).
- Dans chaque groupe, des mutations différentes apparaissent et sont sélectionnées selon les conditions locales.
- Après un grand nombre de générations, les deux groupes deviennent si différents qu'ils ne peuvent plus se reproduire ensemble : ce sont deux espèces distinctes.
Exemple. Les pinsons des Galápagos étudiés par Darwin : à partir d'ancêtres communs venus du continent sud-américain, différentes espèces ont évolué sur les différentes îles de l'archipel, chacune adaptée à un régime alimentaire particulier (graines, insectes, fruits).
On définit une espèce biologique comme un groupe d'individus capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance fertile, mais incapables de se reproduire avec les individus d'autres espèces.
7La classification phylogénétique du vivant
La classification phylogénétique (ou systématique) regroupe les êtres vivants selon leurs liens de parenté évolutive, c'est-à-dire selon leurs ancêtres communs. Elle s'appuie sur les homologies anatomiques et moléculaires.
Définition. Un arbre phylogénétique (ou phylogramme) est une représentation schématique des liens de parenté entre espèces ou groupes d'espèces. Il permet de visualiser les ancêtres communs et les nœuds de divergence.
Les caractères partagés dérivés (synapomorphies) permettent de regrouper les espèces :
- La présence de vertèbres regroupe tous les Vertébrés.
- La présence d'amnios regroupe les Reptiles, Oiseaux et Mammifères.
- La présence de poils regroupe tous les Mammifères.
| Groupe | Caractère dérivé partagé | Exemples |
|---|
| Vertébrés | Colonne vertébrale | Poissons, Grenouilles, Lézards, Oiseaux, Mammifères |
| Tétrapodes | 4 membres (ou dérivés) | Amphibiens, Reptiles, Oiseaux, Mammifères |
| Amniotes | Amnios lors du développement | Reptiles, Oiseaux, Mammifères |
| Mammifères | Poils, glandes mammaires | Baleines, Chauves-souris, Humains |
À retenir. La classification phylogénétique remplace l'ancienne classification linnéenne basée sur la ressemblance globale. Elle reflète l'histoire évolutive réelle des espèces.
Grâce aux progrès de la génomique, les arbres phylogénétiques sont aujourd'hui construits principalement à partir des comparaisons de séquences d'ADN, ce qui permet des classifications de plus en plus précises et révise parfois les classifications antérieures.
★À retenir
En bref :
• L'évolution des espèces est la transformation héréditaire des êtres vivants au fil du temps, par accumulation de mutations et sélection naturelle.
• Les fossiles témoignent de l'existence d'espèces passées et permettent de retracer l'histoire de la vie.
• Les homologies anatomiques (membre chiridien) et moléculaires (ADN) prouvent les liens de parenté entre espèces.
• La sélection naturelle : les individus mieux adaptés survivent et se reproduisent plus, transmettant leurs caractères avantageux.
• Les mutations sont la source de la variabilité génétique sur laquelle agit la sélection naturelle.
• La spéciation est l'apparition de nouvelles espèces par isolement puis divergence de populations.
• La classification phylogénétique reflète les relations d'ancêtres communs entre espèces.